JP2007148092A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、各種情報を映像として投射する映像投射器10と、映像投射器10からの映像光を反射する反射鏡11と、反射鏡11に反射された映像光を拡大する拡大レンズ12と、拡大レンズ12を駆動する駆動部20と、駆動部20を制御する制御系からなる。そして、自動車の外部からフロントガラス16を透過して拡大レンズ12へと到達する外光のうち、拡大レンズ12の透過面に反射される透過面反射光101がアイレンジ50に入射する場合、図3に示すように拡大レンズ12を駆動量θ1回動させることで、透過面反射光を矢印101から矢印102へと変化させる制御が可能なように構成されている。なお、駆動量θ1(Δθ)は、式(3)を満たすように設定されている。
【選択図】図3
Description
映像光500を表示する映像投射器が凸レンズcの焦点fよりも凸レンズcに近い位置に配置されているため、表示像501は、虚像となり、凸レンズcからみて映像投射器の配置された方向と同じ方向に表示されている(即ち、像が作られる)。
また、反射光601の光が表示像604の光に比べて強いため、表示像604自体の視認性が悪化するという問題があった。
ここで、図12は、光学部材を回動させることで透過面反射光を視認領域外に指向させることが可能であることを示した説明図である。
また、光学部材の回動状態を得ることができれば、透過面反射光が視認領域を指向する外光の角度範囲(即ち、入射角度の範囲)が得られる。このため、光学部材の回動状態に応じて、角度範囲を設定すれば、その角度範囲で入射された外光の透過面反射光が視認領域を指向することがわかる。
さらに、予め決められた基準点となる位置(緯度、経度によって決定される特定の地点)における太陽の位置は、時刻から絶対的に決められるものであるが、本発明における太陽の位置は、本来、移動体の位置との相対的な関係となるはずである。
例えば、本発明のヘッドアップディスプレイ装置が自動車などの車両に搭載された場合、カーナビゲーションシステム等に用いられたGPSに基づき、移動体の位置情報を容易に取得できる。
このため、前記外光入射角検知手段は、請求項7に記載のヘッドアップディスプレイ装置のように、姿勢情報取得手段が当該ヘッドアップディスプレイ装置を備えた移動体の姿勢を表す姿勢情報を取得し、第二入射角補正手段が前記姿勢情報取得手段で取得された前記姿勢情報に基づき、前記入射角推定手段が推定した前記外光の入射角度を補正するように構成されていることが望ましい。
また、請求項9に記載のヘッドアップディスプレイ装置のように、反射部材が前記表示手段と前記光学部材との間の光路上に配置され、前記光路を屈曲させるものでもよい。
なお、視認領域とは、男性、女性、運転者の身長に関わらず、車両の前方を直視した状態のほとんどすべての運転者の目が位置することを統計的な分布によって得た領域である。
[第一実施形態]
図1は、自動車に搭載され、自動車の運転手に各種情報を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置の概略断面図であり、図2は、図1に示すヘッドアップディスプレイ装置の斜視図である。
次に、ヘッドアップディスプレイ装置1の各部について説明する。
そして、拡大レンズ12は、凸レンズまたはフレネルレンズからなり、反射鏡11から入射された映像光から、自動車の運転手が視認しやすい大きさの拡大映像(フロントガラス16に投影される虚像)へと拡大することのできる倍率を有する。なお、以下では、拡大レンズ12のフロントガラス16と相対する面を透過面とする。
そして、ヘッドアップディスプレイ装置1では、映像投射器10から投射された映像光は、反射鏡11によって反射され、拡大レンズ12によって拡大映像へと拡大される。そして、拡大映像は、ケース13の開口およびカバー14を通り、フロントガラス16の内面(以下、投影面とする)に虚像として投影され、その投影された表示像(即ち、虚像)が車両の運転手に視認される。
ここで、図3は、拡大レンズ12を回動させることにより、アイレンジに入射した反射光をアイレンジから外すことができることを示した概略図である。
そして、図3に示すように、この基準位置に拡大レンズ12が位置している時(図3に示す枠体18が点線で示される位置103に存在する時)に、車両の外部からフロントガラス16を透過する外光(ここでは太陽光)100が、拡大レンズ12に対し所定の角度の範囲内(ここでは、ほぼ垂直)で入射されると、その反射光101は、アイレンジ50に到達するものとなる。
次に、制御部25が行い、透過面反射光がアイレンジ50に入射されないように駆動部20を制御する拡大レンズ駆動処理について、図5に示す流れ図を用いて説明する。
拡大レンズ駆動処理が実行されると、まず、S110では、日射センサー17により検知された外光の強度に関する強度情報を取得する。
そして、S140では、S130で取得した検知結果から拡大レンズ12が基準位置に位置しているか否かを判定し、判定の結果、拡大レンズ12が基準位置に位置している場合、S150へと進む。
具体的には、駆動部材21を駆動させ、拡大レンズ12を予め設定された駆動量Δθのみ回動させる。このΔθは、図12に示すような、拡大レンズ12とフロントガラス16の投影面との距離L1と、視認領域(即ち、アイレンジ)703の中心とフロントガラスの投影面との距離L2と、視認領域の高さEvと、から算出され、式(3)を満たすように設定されている。
なお、本実施形態の日射センサーが外光検出手段および外光強度検出手段に相当し、拡大レンズ駆動処理のS120が駆動制限手段に相当し、拡大レンズ駆動処理のS130が姿勢情報取得手段に相当し、拡大レンズ駆動処理のS140、S150が補正手段に相当する。
また、ヘッドアップディスプレイ装置1によれば、拡大レンズ12に照射された外光の強度が低い時(例えば、夜間や天候が悪い時)には、拡大レンズ12を駆動させることがないため、車両外の状況に応じた制御が可能であり、車両の運転者に、歪みの少ない表示像を視認させることができる。
[第二実施形態]
次に、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、反射鏡11は、ケース13に固定されているが、本実施形態における反射鏡11には、駆動部材21に連動して拡大レンズ12の半分の駆動量だけ反射鏡11を駆動する反射鏡駆動部材23が設けられている。
また、外光センサー19は、フォトダイオードのように光が照射されると出力し、光の強度が大きいほど、出力が大きくなるものであり、車両に照射される太陽光を検知できる位置に配置されている。
この駆動処理は、ヘッドアップディスプレイ装置が起動されると実行され、起動後は、一定の間隔ごとに実行されるものである。
続く、S220では、S210において取得した強度情報が、予め設定されROMに記憶された光の強度(即ち、閾値)よりも大きいか否かを判定し、判定の結果、外光の強度が閾値よりも大きい場合には、S230へと進む。
そして、取得した時刻情報に基づいて、予め設定された基準地点(例えば、日本標準時である明石市など)での太陽の位置を算出する。さらに、この算出した太陽の位置を、位置情報に基づいて車両の位置との相対的な位置関係(以下、便宜上、この相対的な位置関係を太陽の位置とする)へと変更し、S240へと進む。
続く、S250では、車両姿勢検知センサー24に検知された車両の姿勢(即ち、車の傾き角度)に関する姿勢情報を取得し、取得した姿勢情報に基づいて、S240で算出された拡大レンズ12に対する太陽光の入射角を修正し、S260へと進む。
また、このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置によれば、車両の姿勢に関する姿勢情報に基づき、透過面反射光がアイレンジ50に入射されるか否かを修正することができる。このため、走行中の路面等に応じて拡大レンズを駆動することができ、透過面反射光をアイレンジから確実に外すことができる。
なお、第一実施形態及び第二実施形態における拡大レンズ12の回動方向は、正と負が逆でも良い。また、回動量の正と負が逆でも良い。
Claims (13)
- 移動体内に配置され、映像を表示させる表示手段と、
前記表示手段から照射された前記映像を拡大かつ透過する光学部材と、
を備え、
光を透過かつ反射する反射手段に、前記光学部材で拡大された拡大映像を投影させることにより、前記移動体の乗員に前記拡大映像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
前記拡大映像が投影される前記反射手段の投影面と前記反射手段の投影面に相対する前記光学部材の透過面とのなす角が変動するように、前記光学部材を回動自在に駆動する駆動手段と、
前記移動体の外部から前記反射手段を透過し前記光学部材へと到達する外光のうち、前記光学部材の透過面にて反射される反射光である透過面反射光が、当該ヘッドアップディスプレイを備えた移動体の乗員に視認される視認領域内を指向することを検出する外光検出手段と、
前記外光検出手段の検出結果に基づき、前記透過面反射光が前記視認領域外を指向するように前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記外光検出手段は、
予め設定された角度範囲内で前記光学部材に到達する外光の強度を検知する外光強度検知手段を備え、前記外光強度検知手段で検知された外光の強度が、予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記透過面反射光が前記視認領域を指向するものと認識することを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記外光検出手段は、
前記光学部材に対する前記外光の入射角度を検知する外光入射角検知手段を備え、前記外光入射角検知手段で検出された前記入射角度が予め設定された角度範囲内である場合、前記透過面反射光が前記視認領域を指向するものと認識することを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記外光入射角検知手段は、
時刻を表す時刻情報及び当該ヘッドアップディスプレイ装置を備えた移動体の進行方向を表す方向情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段が取得した、前記方向情報、及び前記時刻情報から推定される外光の光源の位置、から前記外光の入射角度を推定する入射角推定手段と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記外光入射角検知手段は、
当該ヘッドアップディスプレイ装置を備えた移動体の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段が取得した前記位置情報に基づき、前記入射角推定手段が推定した前記外光の入射角度を補正する第一入射角補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記位置情報取得手段は、GPS衛星から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記外光入射角検知手段は、
当該ヘッドアップディスプレイ装置を備えた移動体の姿勢を表す姿勢情報を取得する姿勢情報取得手段と、
前記姿勢情報取得手段が取得した前記姿勢情報に基づき、前記入射角推定手段が推定した前記外光の入射角度を補正する第二入射角補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記外光の光源を検出する光源検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記光源検出手段で光源が検出されない場合、前記駆動手段の駆動を禁止する駆動制限手段を備えることを特徴とする請求項3ないし請求項7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記表示手段と前記光学部材との間の光路上に配置され、前記光路を屈曲させる反射部材を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記反射部材は、前記反射手段とは相補的な反射特性を有することを特徴とする請求項9に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記光学部材に連動し、前記光学部材に対し一定の角度で前記映像を入射するように前記光学部材の半分の駆動量だけ前記反射部材を駆動する反射部材駆動手段を備えることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記光学部材は、凸レンズ或いはフレネルレンズからなることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記視認領域とは、JIS規格JISD0021で規定される領域であることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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